CN106367182A - 一种含有碳纳米管抗磨剂的润滑油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有碳纳米管抗磨剂的润滑油及其制备方法，属于润滑油添加剂领域，包括下述质量百分比的组分：碳纳米管抗磨剂0.01~5%、分散剂0.01~2%、乳化剂0.01~1%，其中，碳纳米管抗磨剂为多壁碳纳米管经过球磨制得；本发明的润滑油由于添加有经过特殊处理的碳纳米管抗磨剂，其分散性明显提高，相比于普通的润滑油，加入了本发明的抗磨剂的润滑油能明显的降低发动机的噪音，降低发动机因为摩擦而产生的机械能损耗，提升发动机动力输出。

Description

一种含有碳纳米管抗磨剂的润滑油及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑剂添加剂领域，尤其涉及一种含有碳纳米管抗磨剂的润滑油及其制备方法。

背景技术

润滑油是用在各种类型汽车、机械设备上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体或半固体润滑剂，主要起润滑等作用。为了增强润滑油的润滑效果作用，常常在润滑油中加入一定的添加剂，比如抗磨剂，用于减少摩擦，使得机械得到充分润滑，从而使机械的效率提高，减少能源消耗，延长机械寿命。

抗磨剂的种类很多，其中，碳纳米管是一种新型的抗磨材料。

纳米微粒由于其特殊的物理化学性能和较小的粒子尺寸，作为润滑油添加剂已成为近年来润滑领域的研究热点。在已经研究开发的纳米微粒添加剂中，包括单质纳米粉体如纳米金刚石颗粒、纳米氧化物、及硫化物、纳米无机盐及高分子纳米微球、金属如Cu等，并提出了“微轴承”、“润滑膜’、“第三体修复”及“表面抛光修复”等多种抗磨和减摩机理。

碳纳米管具有极高的韧性，结构与石墨和C60相似，其管壁具有石墨层的六边形结构，因此具有优异的自润滑性能。将碳纳米管作为增强相加入其它材料中形成复合材料，利用其特殊的管状结构和高韧性，在提高基体力学性能和耐磨性能等方面已经取得了一定的进展。

目前，已经有将碳纳米管作为润滑油添加剂的报道，比如中国专利申请号200510031996、专利名称：一种制备碳纳米管润滑油的方法；又比如中国专利申请号200610043593、专利名称一种碳纳米管减磨增强剂的制备方法，又比如中国专利申请号2007103085783、专利名称：一种多壁碳纳米管润滑油添加剂的制备方法。上述的专利报道，都存在制备方法复杂、制备成本高的问题，而且，在分散均匀、抗磨性能等方面，仍然存在提升空间。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种含有碳纳米管抗磨剂的润滑油，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

一种含有碳纳米管抗磨剂的润滑油，包括下述质量百分比的组分：

碳纳米管抗磨剂0.01~5%

分散剂0.01~2%

乳化剂0.01~1%。

作为优选的技术方案：所述碳纳米管抗磨剂为多壁碳纳米管经过球磨制得。采用本方法处理后的碳纳米管直径为20～60 nm，纯度>97%。

作为进一步优选的技术方案：所述多壁碳纳米管为催化裂解碳氢化合物方法制备而成。

多壁碳纳米管的制备方法较多，比如化学气相沉积法，其基本原理为含有碳源的气体（或蒸气）流经催化剂表面时分解，生成碳纳米管，常用的碳源气体有C₆H₆、 C₂H₂、C₂H₄等。Yacaman等最早采用25%铁/石墨颗粒作为催化剂，常压下700 ℃时分解9%乙炔/氮气制得碳纳米管；Amelincks等采用Co为催化剂，乙烯为碳源得到螺旋状的碳纳米管，中国科学院物理所用化学气相沉积法大批量合成了排列整齐的碳纳米管，而且端口是打开的。本申请的“催化裂解碳氢化合物方法”是指前述的“化学气相沉积法”。

作为进一步优选的技术方案：球磨时，在400-600 r/min下球磨处理0.5-2h。合适的球磨速度和时间，可以进一步提高所得抗磨剂的性能。

作为更进一步优选的技术方案：球磨时，球磨每进行15 min停止10 min。可以防止球磨过程中发热严重。

作为优选的技术方案：所述分散剂为硅的表面活性剂和褐煤酸脂共混物。

作为优选的技术方案：所述乳化剂为硬脂酸钠和皂角乳化剂。

本发明还提供一种上述含有碳纳米管抗磨剂的润滑油的制备方法，采用的技术方案：将所述组分加入到基础油中，超声分散，再搅拌，即得。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的润滑油由于添加有经过特殊处理的碳纳米管抗磨剂，其分散性明显提高，相比于普通的润滑油，加入了本发明的抗磨剂的润滑油能明显的降低发动机的噪音，噪音可以降低30%以上，降低发动机因为摩擦而产生的机械能损耗10.3%。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种含有碳纳米管抗磨剂的润滑油，包括下述质量百分比的组分：

碳纳米管抗磨剂0.05%

分散剂0.02%

乳化剂0.08%

其中，所述碳纳米管抗磨剂的制备方法为：

选择用催化裂解碳氢化合物方法制备出的多壁碳纳米管，经浓硫酸纯化1 h去除残余的催化剂颗粒等杂质，然后在500 r/min下球磨处理1h，为了防止球磨过程中发热严重，球磨每进行15 min停止10 min，处理后的碳纳米管直径为20～60 nm，纯度>97%；

将上述碳纳米管抗磨剂、分散剂和乳化剂加入到基础油中，超声分散20 min，再充分搅拌，得到质量分数为0.05%碳纳米管润滑油。

将共混后的润滑油进行分装，同时进行储存稳定性的实验，12个月后的样品容器未见沉降的碳纳米管，液体油均一稳定。

实施例2：

一种含有碳纳米管抗磨剂的润滑油，包括下述质量百分比的组分：

碳纳米管抗磨剂0.2%

分散剂0.01%

乳化剂0.01%

其中，所述碳纳米管抗磨剂的制备方法为：

选择用催化裂解碳氢化合物方法制备出的多壁碳纳米管，经浓硫酸纯化1 h去除残余的催化剂颗粒等杂质，然后在500 r/min下球磨处理1h，为了防止球磨过程中发热严重，球磨每进行15 min停止10 min，处理后的碳纳米管直径为20～60 nm，纯度>97%；

将上述碳纳米管抗磨剂、分散剂和乳化剂加入到基础油中，超声分散20 min，再充分搅拌，得到质量分数为0.2%碳纳米管润滑油。

将共混后的润滑油进行分装，同时进行储存稳定性的实验，12个月后的样品容器未见沉降的碳纳米管，液体油均一稳定。

实施例3：

一种含有碳纳米管抗磨剂的润滑油，包括下述质量百分比的组分：

碳纳米管抗磨剂3%

分散剂1%

乳化剂0.5%

其中，所述碳纳米管抗磨剂的制备方法为：

选择用催化裂解碳氢化合物方法制备出的多壁碳纳米管，经浓硫酸纯化1 h去除残余的催化剂颗粒等杂质，然后在500 r/min下球磨处理1h，为了防止球磨过程中发热严重，球磨每进行15 min停止10 min，处理后的碳纳米管直径为20～60 nm，纯度>97%；

将上述碳纳米管抗磨剂、分散剂和乳化剂加入到基础油中，超声分散20 min，再充分搅拌，得到质量分数为3%碳纳米管润滑油。

将共混后的润滑油进行分装，同时进行储存稳定性的实验，12个月后的样品容器未见沉降的碳纳米管，液体油均一稳定。

实施例4 性能试验

大切诺基2014年版，高速公路100公里试验，速度80km/小时；使用普通润滑剂，其油耗为12.6L；添加实施例1制得的抗磨剂，添加比例为0.05%，其油耗为10.8L，节油14.3%，发动机发动平稳，动力输出稳定。

实施例5 性能试验

别克君威2015年版，高速公路100公里试验，速度80km/小时；使用普通润滑剂，其油耗为9.6L；添加实施例1制得的抗磨剂，添加比例为0.03%，其油耗为7.8L，节油18.7%，发动机发动平稳，动力输出稳定。

实施例6，抗磨减摩性能试验

样机在熄火状态下，用电力测功机拖动发动机，分别用基底润滑油和碳纳米管润滑油进行试验，发动机的机械损失功率对比试验结果见表1。

表 1 样机机械损失功率试验结果

注： 变化率＝（碳纳米管润滑油—基底润滑油）÷基底润滑油×100%

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种含有碳纳米管抗磨剂的润滑油，其特征在于，包括下述质量百分比的组分：

碳纳米管抗磨剂0.01~5%

分散剂0.01~2%

乳化剂0.01~1%。

2.根据权利要求1所述的含有碳纳米管抗磨剂的润滑油，其特征在于：所述碳纳米管抗磨剂为多壁碳纳米管经过球磨制得。

3.根据权利要求2所述的含有碳纳米管抗磨剂的润滑油，其特征在于：所述多壁碳纳米管为催化裂解碳氢化合物方法制备而成。

4.根据权利要求2所述的含有碳纳米管抗磨剂的润滑油，其特征在于：

球磨时，在400-600 r/min下球磨处理0.5-2h。

5.根据权利要求4所述的含有碳纳米管抗磨剂的润滑油，其特征在于

球磨时，球磨每进行15 min停止10 min。

6.根据权利要求1所述的含有碳纳米管抗磨剂的润滑油，其特征在于：所述分散剂为硅的表面活性剂和褐煤酸脂共混物。

7.根据权利要求1所述的含有碳纳米管抗磨剂的润滑油，其特征在于：所述乳化剂为硬脂酸钠和皂角乳化剂。

8.权利要求1的含有碳纳米管抗磨剂的润滑油的制备方法，其特征在于：将所述组分加入到基础油中，超声分散，再搅拌，即得。